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第一篇：水資源平衡與配置研究

1水資源開發利用現狀

1．1供水量

2010年黑河流域總供水量為3．388×109m3，供水類型主要為地表水、地下水、其他水源。其中地表水2．675×109m3，占總供水量的78．96％；地下水7．01×108m3，占總供水量的20．69％；其他水源0．12×108m3，占總供水量的0．35％。

1．2用水量

2010年黑河流域總用水量3．388×109m3，其中農業灌溉用水量2．880×109m3，占總用水量的85．01％；林牧漁畜用水量2．62×108m3，占總用水量的7．73％；工業用水量1．49×108m3，占總用水量的4．40％；居民生活用水0．67×108m3，占總用水量的1．98％，其中城鎮居民生活用水0．51×108m3，農村居民生活用水0．16×108m3；生態環境用水0．30×108m3，占總用水量的0．88％。在2010年黑河流域用水構成中，經濟效益相對較差的農業灌溉用水所占比重較大，超過全流域用水的80％以上，而經濟效益相對較好的工業用水所占比重較低，僅為4．40％。

1．3耗水量

2010年黑河流域總耗水量2．344×109m3，其中農業灌溉耗水量2．060×109m3，占總耗水量的87．88％；林牧漁畜耗水量1．84×108m3，占總耗水量的7．85％；工業耗水量0．48×108m3，占總耗水量的2．05％；居民生活耗水0．38×108m3，占總耗水量的1．62％；生態環境耗水0．14×108m3，占總耗水量的0．60％。從上述可知，黑河流域耗水量仍以農業灌溉耗水量為主，占總耗水量的80％以上。

2水資源開發利用中存在的問題

2．1水資源嚴重短缺，供需矛盾突出

按照水利部《黑河水量分配方案》確定的正義峽下泄水量，中游張掖市人均水資源量只有1250m3，為全國平均的61％。按現有人口增長速度，到2015年，人均水資源量將降為1000m3，屬嚴重缺水地區。此外，黑河徑流年內分配不均，來水與需水過程很不協調，干流缺乏骨干調蓄工程，客觀上加劇了水資源供需矛盾。

2．2水資源供需失衡，經濟用水擠占生態用水

解放以來黑河中游地區大規模墾荒種糧，灌溉面積由解放初期的106667～120000hm2增長到目前的282440hm2，從黑河流域現狀用水地區分布看，中游用水占全流域用水的82．16％，從用水結構來看，中游地區的農業仍然是用水的主體，其用水量占總用水量的95％，其中農田灌溉、林牧業用量分別占87．12％和7．17％，該地區也是我國西部重要的糧食基地，提供的商品糧占全省商品糧的35％。農業和國民經濟其他部門用水的增長，擠占了中下游地區尤其是下游地區的生態用水，如何在現有的水資源條件約束下，在確保中游地區生產用水的前提下，確保下游地區的生態環境需水量是急需解決的問題。

2．3供用水結構不合理，水資源利用經濟效益低下

黑河流域用水以農業用水為主，用水結構優化推進緩慢，農田用水結構造成區域單方水DGP產出偏低，導致水資源利用經濟效益低下，而水資源配置方案和水權制度的完善進展不足，成為農田灌溉用水供給量居高不下的首要原因。

2．4用水管理不夠完善，管理制度不健全

黑河中下游地區用水計量、水費征收、取水計劃及監督管理工作均不夠完善，中、下游之間，中游地區的各縣之間管理力度不一。流域內涉及到的取水許可與水資源有償使用制度、水功能區制度、總量控制和定額管理制度等，由于管理等方面原因，這些制度還存在一定問題，同時由于執法不嚴，違法和干擾管理現象也較為普遍。

3水資源需求分析

（1）生活需水量預測。

生活需水與黑河流域經濟社會發展水平、居民收入水平、水價、生活用水習慣、節水器具的普及與推廣等因素有關。隨著生活水平的提高，居民生活用水將呈增長趨勢。根據甘肅省現狀實際用水水平，城鎮生活平均綜合用水定額為154L／（人•d），節水器具普及率僅為55％，城鎮管網漏損率達20％，存在一定程度的水資源浪費。參照《甘肅省行業用水標準》及近年來甘肅省用水水平及其變化趨勢，并綜合《甘肅省水利發展“十二五”規劃》，經分析確定2015年、2020年和2030年黑河流域城鎮綜合需水定額分別為160，165，175L／（人•d），節水器具普及率分別提高到65％，75％，85％以上，城鎮管網漏損率分別降低到18％，15％，13％以內。同時隨著農村居民生活水平提高，考慮農村自來水供水人口比例不斷提高，農村生活用水將有所增加，根據《村鎮供水工程設計規范》，2015年、2020年和2030年分別為60，65，75L／（人•d）。在上述指標基礎上，結合《甘肅省水資源綜合規劃》預測的人口發展結果，計算得到流域生活需水量。

（2）農業需水量預測。

農業需水包括農田灌溉和林牧漁業需水。黑河流域按照《黑河流域近期治理規劃》進行流域治理后，現狀灌溉面積仍超出規劃治理目標，考慮中游生態，規劃水平年維持現狀農田有效灌溉面積277540hm2，2020年配水面積維持現狀實灌面積268720hm2，2030年考慮南水北調西線工程水量指標，配水灌溉面積可恢復到有效灌溉面積277540hm2。隨著種植結構調整，大力發展節水灌溉面積、大幅度提高高效節水比例、加強管理節水、加快灌區節水改造、加大田間節水改造力度等措施，黑河流域農業需水量將呈下降趨勢。甘肅省在“十二五”期間實施《甘肅省河西走廊國家級高效節水灌溉示范區項目》，實施千萬畝灌溉面積高效節水，黑河流域作為該項目實施的重點區域之一，將進一步增加高效節水灌溉面積比例。根據《甘肅省水資源綜合規劃》，經分析確定2015年、2020年和2030年黑河流域農田灌溉綜合用水凈定額分別為5550，5505，5430m3／hm2，灌溉水利用系數分別為0．53，0．64，0．67，園林草綜合用水凈定額為3345m3／hm2。在上述指標基礎上，結合《甘肅省水資源綜合規劃》預測的農業灌溉面積和林牧漁發展結果，計算得到流域農業需水量。

（3）工業需水量預測。

根據2009年底國務院批復的《甘肅省循環經濟總體規劃》，甘肅被列為全國第一個循環經濟試點省份，明確將甘肅建設成為國家循環經濟示范區，同時在新一輪西部大開發和區域發展戰略、工業強省戰略帶動下，甘肅工業發展將實現轉型跨越發展，使工業所占全省GDP比重達到60％以上，未來20年將是加快工業化進程的重要時期，甘肅工業將呈快速發展態勢。同時結合《甘肅省水資源綜合規劃》，黑河流域將繼續把工業結構的整體優化和升級作為第二產業結構優化的重點，大力引進發展高新技術產業，把發展高新技術產業和環保型產業作為流域工業產業結構優化的重要環節，力爭形成具有較強市場適應性和競爭力的產業結構，提高經濟的整體運行質量。隨著節水技術的推廣和深入，工業節水力度在加大、用水工藝在提高，未來黑河流域將以風電、光電、火核電等能源產業以及新能源裝備制造業為主。在現狀資料的基礎上，預測在采取相應節水措施的條件下，2015年、2020年和2030年黑河流域非火電工業萬元增加值用水量分別降為63．5，39．9，17．5m3／萬元，工業用水重復利用率分別達到65％，75％，85％以上。新增火核電項目嚴格按照國家行業用水指標控制，采用國內外先進的節水工藝設備，對2011—2020年新增項目每千瓦裝機用水量控制在3．2m3／kW以內，工業用水重復利用率控制在96％以上；2021—2030年水平年新增項目每1kW裝機用水量控制在3．0m3／kW以內，工業用水重復利用率控制在98％以上。并對現狀各火電廠進行核查，對工藝落后的企業要求進行技改，以降低每1kW裝機用水量。在上述指標基礎上，根據流域萬元工業增加值用水量估算各年工業需水量。

（4）生態環境需水量預測。

生態環境需水量包括河道外需水量和河道內需水量，流域河道外生態環境需水量主要由綠地灌溉和道路灑水兩部分組成。根據規劃的公共綠地和城市道路面積以及相應的需水定額，同時考慮各水平年河道外生態環境需水量的保證率，預測流域河道外生態環境需水量。流域內水資源量相對緊缺，河道內需水量只能靠降水和未充分利用的再生水補充，因此對流域河道內生態環境需水量不進行預測。

（5）總需水量預測。

匯總生活、農業、工業和生態需水量預測結果，得到流域各規劃水平年需水量，2015年、2020年和2030年黑河流域總需水量分別為3．271×109m3，3．044×109m3和3．071×109m3。010—2030年，隨著高效節水技術的推廣和應用，農業需水量呈現下降趨勢，生活、工業和生態需水呈現逐年增加的趨勢，總需水量呈下降趨勢。

4供水能力分析

（1）地表水可供水量。

黑河流域工程的布局，以保障區域經濟社會發展的正常需水和有效遏制生態環境惡化趨勢為基本目標，近期通過全面實施高效節水農業和灌區改造工程以及內陸河各流域生態保護和重點治理工程，充分挖掘區域內節水潛力，提高水資源利用效率，促進區域經濟、生態協調可持續發展；遠期通過實施必要的跨流域調水工程，增加區域供水能力，基本解決制約流域經濟社會發展和生態環境恢復的資源性缺水問題。根據《甘肅省水資源綜合規劃》，地表水可利用量采用水利工程控制的調節性水量和通過引水提取的河道基流量進行計算。在充分考慮現有及規劃蓄水工程、生態修復工程和其他工程條件下，不同特征年份地表水可利用量。

（2）地下水可供水量。

黑河流域淺層地下水開采利用程度高，根據《甘肅省水資源綜合規劃》成果，結合地下水水位多年動態觀測資料和年開采量資料，采用實際開采量調查法，確定平原區淺層地下水的可開采量。規劃水平年地下水可供水量，在基準年地下水可供水量的基礎上，根據地下水允許開采量，在有開采潛力且城市及農村生活用水十分緊張的局部地區，可適度開采地下水?？紤]到在2020年、2030年，在無重點外調水源的情況下，黑河流域嚴格按照流域規劃確定的開采指標進行控制。根據規劃成果，在未來滿足生態環境用水的前提下，增加地下水開采量，因此2015—2030年地下水呈現增加趨勢。黑河流域地下水資源可利用量如表1所示。

（3）其他水資源可利用量。

其他供水工程主要包括集雨工程、污水處理工程等。按發展節水型社會的要求，積極推進污水處理及污水處理回用工程建設。在各水平年規劃中，城鎮生活和工業用水收集處理量在2015年、2020年和2030年分別達到排污量的70％，80％，90％；一般城市回用率在2020年、2030年分別達到30％，40％，重點城市分別達到40％，50％。根據《甘肅省水資源綜合規劃》預測成果，平水年（50％）黑河流域2015年、2020年和2030年可利用其他水資源量分別為0．21×108m3，0．30×108m3和0．48×108m3。

（4）可供水總量預測。

根據上述分析，平水年（50％）黑河流域2015年、2020年和2030年可供水總量分別為2．841×109m3，2．972×109m3和3．033×109m3．

5水資源配置與供需平衡分析

5．1水資源配置方案

根據水資源總體規劃要求，水資源配置方案是以滿足行業需求為出發點，兼顧區域發展需求，以采取強化節水措施的水資源供需分析成果為基礎，按照水資源可利用量對河道外用水消耗實施總量控制，按照河流生態環境要求進行斷面水量控制，按照節水型社會建設要求進行用水定額控制，對流域水資源在經濟社會系統和生態環境系統之間，不同部門和區域之間以及不同用水行業之間進行合理調配，使得水資源配置格局與經濟社會發展及生態環境保護的要求相協調，實現水資源合理利用，促進社會經濟可持續發展。在保障經濟社會又好又快發展的同時，有效保護水資源，維護生態平衡，改善環境質量。根據黑河流域不同水平年不同保證率水資源可供水量，對規劃水平年2015年、2020年和2030年各行業供水量進行配置，水資源配置結果見表2。到2030年生活用水量由現狀年的0．72×108m3增加到1．09×108m3，基本滿足了流域人口增長和城市發展的需要。工業生產配置的水量由現狀的1．49×108m3增加到3．96×108m3，在建設節水型工業體系的基礎上，基本滿足保障流域實現新型工業化發展的需要。配置的農業水量由現狀的3．288×109m3減少到2．495×109m3，減少的農業用水量中大量的水直接用于退還擠占的生態環境用水和農村地區生態環境建設。

5．2供需平衡分析

根據黑河流域不同水平年可供水量和需水量預測成果，進行不同水平年的水資源供需平衡分析。具體結果見表3。在50％保證率下，黑河流域2015年需水量3．271×109m3，供水量2．841×109m3，缺水量4．30×108m3，缺水率13．15％；2020年需水量3．041×109m3，供水量2．972×109m3，缺水量0．69×108m3，缺水率2．27％；2030年需水量3．071×109m3，供水量3．033×109m3，缺水量0．38×108m3，缺水率1．24％。在75％保證率下，黑河流域2015年需水量3．271×109m3，供水量2．732×109m3，缺水量5．39×108m3，缺水率16．48％；2020年需水量3．041×109m3，供水量2．863×109m3，缺水量1．78×108m3，缺水率5．85％；2030年需水量3．071×109m3，供水量2．925×109m3，缺水量1．46×108m3，缺水率4．75％。針對黑河流域生態環境問題，在水資源配置時考慮地下水超采嚴重的問題，嚴格控制地下水的開采量，并且加大再生水的使用量。

6結論

黑河流域水資源短缺形勢依然嚴峻，存在著水資源利用率低、用水結構不合理、水資源管理體系不健全等一系列問題，必須積極推進節水和水資源保護工作的開展。根據水資源規劃成果，系統分析了黑河流域水資源需求、供水能力，提出了流域水資源配置方案，并對水資源供需平衡進行了分析，結果表明在50％保證率下，黑河流域2015年需水量3．271×109m3，供水量2．841×109m3，缺水量4．30×108m3，缺水率13．15％；2020年需水量3．041×109m3，供水量2．972×109m3，缺水量0．69×108m3，缺水率2．27％；2030年需水量3．071×109m3，供水量3．033×109m3，缺水量0．38×108m3，缺水率1．24％。針對黑河流域水資源現狀，可以采取降低管網漏損率，提高居民家庭節水器具普及率，提高工業用水重復利用率，調整農業種植結構，大力發展高效節水技術，促進污水和再生水的利用等方式，有效地促進用水效率的提高，達到節水目的。繼續加強流域水資源高效管理，改善流域生態環境，提高流域內水資源可持續利用能力。

作者：孫棟元李元紅胡想全王軍德盧書超程玉菲單位：甘肅省水利科學研究院

第二篇：多目標的水資源配置研究

一、水資源優化配置的內涵

區域水資源優化配置具有其獨特的內涵，其中的“優化”主要是指水資源“質”和“量”在空間和時間上的合理分配及不同用途水源的合理轉化“；配置”既包括不同用途水源質和量的轉化，也包括水資源時間和空間二維度質和量的分配。水資源優化配置需從我國國情和水情出發，結合當地的社會、經濟和生態環境情況，因地制宜，按當地發展計劃，有條件分階段的實現水資源開發上的優化配置和水資源使用上的優化配置，從而獲得社會、經濟、生態環境協調發展的最佳綜合效益。

1.水資源優化配置的內容

量、質、時、空是自然資源的基本屬性。水資源優化配置包括水量、水質、時間和空間這四種基本配置要素。

（1）水量要素

量是水資源最基本的屬性，不同分區、不同用水部門間存在不同的水量要求。因此，需要在系統內進行各分區和用水部門間水資源數量的合理分配。

（2）水質要素

由于各用水部門對水質的要求不同，如果分配給該用水部門的水量不滿足水質的要求，水量的供水功能也就降低或消失，因此在進行水量配比的同時還需考慮水質的因素，按照優水優用、促進污水資源化的原則，結合水量進行分質供水。

（3）空間要素

由于水資源的特殊性，其空間分布很不均勻，而且各地區經濟、社會和生態發展狀況不盡相同，對水資源的需求也不同，因此水資源優化配置在該市的具體實施必然要考慮在空間進行不同層次配置的問題。

（4）時間要素

由于水資源受天然降水的影響比較大，具有很大的不確定性，與用水部門用水的時間和水量存在差異，因此需要通過工程技術措施（攔蓄、儲存等）和科學管理手段對水資源進行時間上的配置，使其能夠適時適量地滿足用水要求。

2.水資源優化配置屬性

水資源同時具有自然和社會屬性，水資源優化配置是一個多目標（社會、經濟、環境）、多水源（地表水、地下水、南水北調水、中水）、多主體（工業用水、農業用水、生活用水、生態用水）的復雜決策系統。水資源優化配置的實質是實現水資源質和量在時間、空間以及用途上的合理分配，因此它具有多層次、多水源、多主體、多目標的屬性。

（1）多水源

以徐州市水資源系統為例，水源包括當地地表水、地下水、南水北調東線調水和中水（污水回收再利用水）。根據徐州市水資源條件、經濟發展水平、工程技術水平、社會習俗等因素，在所有水源中優先配置當地地表水資源，其次是地下水、中水，然后是南水北調水。

（2）多要素

水資源具有水量、水質、時間、空間等要素，而水資源的供水、發電、航運等目標正是由這些要素和屬性所決定的。水資源具有量質統一性，因為水質不達標而無法滿足特定的功能；水量過少或過多都會影響到水能資源的利用；時間、空間分布不均亦會導致不必要的浪費。

（3）多用戶

水資源優化配置的實質是通過各種措施和手段將水資源分配到各用水戶，因此，掌握各用水戶的用水特性、用水需求、用水發展趨勢等，對制定用水計劃和擬定配置方案都具有重要的作用。本文將用水劃分為生活、農業、工業和生態四大類。根據水法規定以及公平、高效為原則，首先滿足城鄉居民生活用水，并兼顧農業、工業、生態環境以及航運等用水需求。

（4）多目標

水資源的利用具有多目標性，通常分為供水、發電、航運、養殖、生態保護等；從水資源利用效益角度，將其劃分為經濟目標、社會目標和生態目標，各目標之間往往是矛盾的，而且是不可公度的。傳統的水資源優化配置多盲目追求可供水量或經濟效益最大化；而可持續發展框架下的水資源優化配置在追求經濟效益的同時，還強調了用水公平和環境完整性，是更加復雜的多目標決策問題，宜采取定性與定量相結合的綜合集成方法進行。

二、水資源優化配置模型———以徐州市為例

區域水源包括當地水源和外調水源，其中當地水源又分為地表水、地下水、中水，外調水源指南水北調水等。每個水源的特點不同，水價不同，是一個多水源多目標多用戶的水資源優化配置與調度問題。本文根據區域水資源現狀構建了4水源、3目標、4用戶的優化配置模型。

1.區域劃分與水源、用戶構成

（1）區域劃分

徐州市轄5個區（即鼓樓區、云龍區、銅山區、賈汪區、泉山區）、5個縣（即豐縣、沛縣、睢寧縣、新沂市、邳州市）。因此本研究按照行政區劃將徐州市劃分為7個區域，即徐州市區（包括鼓樓區、云龍區、賈汪區、泉山區）、銅山區、豐縣、沛縣、睢寧縣、新沂市、邳州市。

（2）用戶級別

在水資源系統中有很多用戶，各用戶對水資源需求的質和量都不盡相同，因此可根據徐州市的社會經濟狀況，依據水資源對用戶的重要程度，對用戶級別進行劃分：第一級為生活用水和生態用水，生活用水較其他種類用水更重要；第二級為工業生產用水，工業用水產生的經濟價值較其它種類用水高；第三級為農業灌溉用水。當供水不足時，優先供應級別較高的用水戶。

（3）水源級別

水資源系統中四種水源的來源不同，其調節能力等也不同，可根據各水源的特性及調劑能力對水源級別進行界定：根據我國水資源實際，供水次序為先地表水，再地下水，后中水，對于南水北調東線水源，根據調水的成本和實際情況，調水成本較高，故最后考慮。當供水發生時，優先考慮級別高的水源。

2.目標函數

水資源優化配置的目的是實現水資源合理配置以實現整個區域資源、社會、經濟、環境的可持續發展。一般講，水資源優化配置的目標應包含經濟效益目標、社會目標和生態目標三個方面。由于這三個方面的目標不同，且具有不可公度性，因而考慮采用多目標優化模型，各目標函數分別為：經濟目標、社會目標和生態目標。

3.約束條件

在進行優化計算的過程中除了要考慮上述三個目標外，還要考慮多方面的約束條件，其中較為重要的為水量約束，包括供水約束與需水約束。供水約束要求某一水源向不同地區不同用水戶供應的水量之和不超過其可供給量，需水量約束本著節約的原則，要求不同水源向某一用水戶供應的水量之和不超過其需求量。

三、模型的求解

1.方法的選擇

對于建立的多目標水資源優化配置模型，很難用某種優化方法尋求最優解，因此對于復雜系統的優化問題，我們更多的關注解的不斷改進。遺傳算法是一種借鑒生物界自然選擇和進化機制發展起來的高度并行、隨機、自適應搜索算法。由于其具有健壯性，特別適合于處理傳統搜索算法解決不了的復雜的和非線性問題。同時，Math－Works公司的矩陣計算軟件MATLAB提供了遺傳算法與直接搜索工具箱(GeneticAlgorithmandDi－rectSearchToolbox)，用戶可以根據需要通過工具箱調用遺傳算法函數，大大加大了該方法實用性和便捷性。因此，本論文考慮用遺傳算法對該多目標問題進行求解。MATLAB7.0中的遺傳算法工具箱提供了一個比較友好的界面，用戶只需輸入必要的參數便可用遺傳算法對模型進行優化。

2.參數的確定

（1）單位供水量效益系數

根據徐州市2010年工業總產值（3114.09億元）、工業需水總量（32208.6萬m3）、農業總產值（514.73億元）、農業需水總量（342808.2萬m3），可測算出工業、農業供水量效益系數為9668.505元/m3、137.954元/m3。由于生活用水和生態環境用水所產生的效益多為社會效益，目前很難定量化，在本研究中為了體現首先保證生活用水，其次生態用水，再其次其它類型用水的配水原則，我們賦予生活供水量效益系數為20000元/m3，生態環境供水量效益系數為15000元/m3。

（2）單位供水成本系數

在本模型中該系數可由水源i向j用戶的供水價格來表示，根據徐州市供水價格調查結果及統計資料顯示：①地下水、地表水：根據對該市現狀自來水廠資料分析，目前該市自來水綜合供水價格在3.1元左右，工業用水價格為3.57元/m3，生活用水價格為2.72元/m3。由于徐州境內多為地表引流，本研究假定地表水、地下水價格均為自來水價格。②中水：徐州某開發區新水源再生水廠經過污水處理后的中水成本大約為2.0-2.5元/m3，向工業用戶的出售價格為3.4元/m3，該價格低于目前該市工業用自來水水價3.57元/m3。由此看來，不管是從經濟效益來講還是從節約資源來講，中水利用都是應該大力提倡的。③南水北調水：在核算調水工程成本的基礎上，秦長海（2010）認為資本金利潤率為8%的前提下徐州市南水北調東線水價為3.80元/m3。

（3）各分區不同用戶需水量

根據徐州市十二五發展規劃，王超（2009）預測2015年徐州市各分區不同用戶需水量

（4）各分區不同水源可供水量

根據徐州市十二五發展規劃。

3.求解過程———以沛縣為例

由于調研過程中數據資料的缺失及時間限制，在此僅以沛縣為例用遺傳算法進行優化配置算例分析，其它子區域及全市的水資源優化配置方法與此類似。借助MATLAB的遺傳算法工具箱，系統計算得出18種配置方案，我們選取其中6組進行分析。優化的地下水、地表水、中水和南水北調水可利用量在6個分配方案中均未超過該地區可利用量。為決策者選出的6組方案中第二、六方案側重經濟目標，第四方案經濟效益最差；第四方案側重社會目標，其次為第一、三方案，第二方案社會目標最差；第四方案生態目標最為顯著，第三、五方案次之，第二方案生態目標最差。決策者可以根據自己的需要做出選擇。

四、結論

本文以可持續發展理論為指導思想，構建基于經濟、社會、生態環境協調發展的多目標水資源優化模型，借助Matlab工具箱中的多目標遺傳算法求得Pareto最優解，并以徐州市沛縣為例進行算例分析，得出沛縣2015年規劃水平年的水資源優化配置方案，為徐州市水資源的高效利用提供理論借鑒和實踐依據，以期獲得經濟、社會、生態環境協調發展的最佳綜合效益。由于數據資料收集和時間的限制，本論文的研究僅限于初步，進一步的研究需在以下幾個方面進行完善：（1）對優化模型的目標函數和約束條件進一步完善，解決水質型缺水問題；（2）擴大研究區域范圍，對整個徐州市（6區6縣）的水資源進行系統配置；（3）完善多目標不確定性問題的求解方法，嘗試其它方法（如進化算法、PSO粒子算法等）以選擇更為合適的。

作者：張偉聶銳王慧單位：中國礦業大學管理學院

第三篇：水資源配置與優化調度

1水利工程現狀及存在的問題

1.1水利工程現狀

察布查爾伊犁河灌區自伊犁河引水灌溉，規劃灌溉面積8.05×104hm2。現有骨干引水工程由渠首、各分水閘、察渠、察南渠和大稻渠組成。2008年灌區灌溉面積達4.35×104hm2，已配套1.31×104hm2，僅占現有灌溉面積的33％；配套條田664塊，支渠條數28條，總長47km；斗渠155條，總長187km；排水渠66條，總長149km；道路6條，總長115km；灌區林帶67條，總長103.50km；建有各類水工建筑物518座。

1.2存在問題

1.2.1渠系建筑物不配套，干渠防滲率低

察縣伊犁河灌區從整體規劃解決了引水問題，但沒有達到灌區規劃的最終規模和水平。目前，3條分干渠防滲率偏低，渠系建筑物不配套，灌溉方式不科學，致使滲漏嚴重。另一方面，由于察南渠未能實現其最終規劃的設計標準和任務，且建筑物不配套，如同“瓶頸”一樣，在枯水季節引水量不足，不能滿足灌區灌溉需要，制約整個灌區經濟的發展。在灌區水利骨干工程上雖然做了一些必要的工作，骨干引排系統初步形成，但由于多年來基礎設施投資嚴重不足，建設緩慢，距其規劃目標及其應承擔的任務距離較大。

1.2.2干渠淤積滲漏嚴重

察南渠在最初建設時，由于選線從多控制面積考慮，渠線基本沿665～640等高線布置，縱坡多為1/4000～1/6000之間，縱坡平緩，流速低，加之未及時襯砌，渠段淤積滲漏十分嚴重，長距離輸水損失大，加之管理不善，下游缺水現象十分突出。

1.2.3春、夏季山溝洪水危害嚴重

通過對灌區山溝洪水情況的調查，洪水主要來自南部山區和山前傾斜平原積雪融化和局部暴雨形成的洪水，通過南山各山溝和自然洼地匯流，威脅到察南渠的安全，甚至影響到察南渠的正常運用，一旦失事，損失大，修復起來也比較困難。

2水資源供需分析

2.1現狀年察縣伊犁河灌區供水能力分析

現狀年察縣伊犁河灌區自伊犁河引水，渠首位于伊犁河中游雅馬渡水文站下游8km處，為一無壩引水渠首。采用由雅馬渡水文站2000年4月9至28日的實測流量（水位變幅692.97～693.37m）率定水位流量關系曲線的低水部分；由1999年汛前關系曲線率定中水部分，由1999年洪水期及汛后關系曲線率定高水部分的方法，其中關系曲線低水部分自2000年4月實測最小流量161m3/s（692.97m），向下延長至歷年最小流量69.20m3/s（692.42m）。結果表明，基本符合目前渠首的實際引水情況，滿足灌區規劃設計的使用要求。察縣伊犁河灌區水土資源極為豐富，目前灌區的引用水量平均為7.74m3，只占伊犁河多年平均年徑流量的6.70%。從灌區的用水過程來看，供需較為緊張的時段為4月份，對比4月份p=50%和p=75%的河道來水流量分別為233和212m3/s，相應渠首進口段水位為669.25與669.20m，現察渠渠首進水閘底板高為667.35m，由此可以計算出渠首的引水流量分別為54，52m3/s，引水比為23％和24％，灌區可供水量按河道來水的20％考慮，以此確定灌區各個時段的可供水量。

2.2現狀年察縣伊犁河灌區用水量計算

根據《察布查爾伊犁河灌區續建配套與節水改造工程規劃報告》，現狀年察縣伊犁河灌區的水資源利用除滿足農業灌溉外，還兼顧生態、水產用水。由于灌區骨干渠道冬季不運行，工業、生活、牲畜用水采用打井提取地下水或引泉解決。

2.3現狀年察縣伊犁河灌區供需平衡計算

供需平衡計算的需水量均為毛需水量，供需平衡的方針是：水資源的利用以滿足農業灌溉和生態用水為主，同時兼顧項目農業生態用水的需求。位于伊犁河上游特克斯河上的恰甫其海水庫是特克斯河上規模最大的綜合性控制樞紐，水庫正常蓄水位995m時，水庫面積0.58×104hm2，對應庫容15.52億m3，死水位964m，死庫容3.20億m3，調節庫容12.32億m3，電站裝機320MW，該工程可以對徑流進行較充分的調節，以滿足特克斯河下游及伊犁河干流的灌溉用水要求。灌區的引水渠首為伊犁河攔河引水樞紐工程，該工程渠首為10孔×12m的開敞式攔河渠首，渠首南岸進水閘為3孔×6m，設計引水流量70m3/s，加大引水流量78m3/s，該進水閘主要向察渠總干渠引水，控制察布查爾伊犁河灌區凈灌溉面積8.05×104hm2。該攔河渠首及進水閘后的總干渠正在修建之中，進展順利，水量完全能滿足灌區設計灌溉用水的要求。

2.4設計水平年供需平衡計算

供需平衡計算的需水量均為毛需水量，供需平衡的方針是水資源的利用以滿足農業灌溉和生態用水為主，同時兼顧項目農業生態用水的需求。通過以上計算表可以看出，察縣伊犁河灌區實施續建配套與節水改造后，設計水平年灌區各業用水量為4.73×108m3，只占伊犁河雅馬渡水文站p=75％年徑流量4.80％。屆時，灌區灌溉水利用系數達到0.53，灌區綜合毛灌溉定額為41m3/hm2，綜合凈灌溉定額為21.70m3/hm2，從設計水平年用水過程來分析，渠首完全有能力引水，滿足水土平衡的要求。

3結語

就干旱區水資源配置與優化調度來講，地表水是解決供需平衡，地下水是權衡供需效益的產出。在生態環境脆弱的伊犁河灌區，首先在保證下游生態用水和周邊環境不斷改善的基礎上，使灌區經濟可持續發展。對一個地區而言，水資源量是基本穩定的，要在定量的水資源上保持經濟的可持續發展，只有節減耗水量，所節減的水資源量才是持續發展的資源支撐，也是水資源開發利用中優化調度的意義所在。在伊犁河綜合治理工程建設實施中，通過對察布查爾縣伊犁河灌區供水設施進行續建配套與節水改造，可大大提高灌溉水的利用率，提高供水保證率，緩解春旱缺水的矛盾，在充分肯定伊犁河灌區地表水、地下水資源配置與優化調度成就的同時，也要看到目前存在的問題，進一步研究今后在水資源優化調度和高效配置中的新思路、新方法，使經濟建設與資源、環境相協調，實現良性循環。

作者：巴音達拉單位：新疆塔里木河流域管理局